Directeur de recherche au CNRS
Actu-Environnement : Les tensions liées à la guerre en Ukraine concernent-elles tous les engrais de synthèse ?
Gilles Billen : L'azote est l'élément limitant principal en agriculture. Les réserves d'azote disponible dans le sol sont faibles, il faut donc en amener de manière régulière à la plante. La fertilisation se fait donc chaque année, et même parfois plusieurs fois par an, et l'absence de cette fertilisation aurait des effets immédiats sur le rendement. Par contre, le phosphore et le potassium ont des stocks dans le sol beaucoup plus réguliers, avec un temps de résidence beaucoup plus long. Le fait de ne pas ajouter d'engrais phosphorés une année n'a pas d'effet sur le rendement. De plus, en France, comme dans beaucoup de pays européens, il y a eu une telle surfertilisation phosphorée durant les années 1950 à 1980, période durant laquelle l'usage des engrais industriels s'est généralisé, qu'il s'est constitué un héritage de phosphore qui nous permet de nous passer de fertilisants phosphorés pendant les cinquante à cent ans à venir. Ce n'est pas tout à fait aussi vrai pour le potassium, mais presque. Donc, quand on parle de carence possible à court terme, on parle d'azote.
AE : Pourquoi la guerre en Ukraine crée-t-elle des tensions sur les approvisionnements en engrais azotés ?
GB : Pour bien comprendre, il faut rappeler comment sont fabriqués les engrais azotés. On a besoin de deux matières premières. Tout d'abord, l'azote lui-même, qui ne pose aucun problème car l'atmosphère en est constitué à 80 %. Il y est sous une forme chimique totalement inerte que les plantes, à quelques exceptions près, ne peuvent pas utiliser comme telle. Mais, pour le transformer en forme accessible aux plantes, il faut énormément d'énergie et également un agent réducteur pour le transformer en ammoniac. Il faut soumettre un mélange d'hydrogène et d'azote à très haute pression et à très haute température en présence de catalyseurs. La deuxième matière première qui apporte cet hydrogène, c'est le méthane, le gaz naturel. C'est le procédé connu sous le nom de Haber-Bosch, mis au point à la veille de la guerre de 1914-1918 et qui utilisait, à l'époque, du charbon. L'objectif initial de Haber et de Bosch était de produire des explosifs. Ce n'est qu'après la Première Guerre, et surtout après la Seconde, que les usines d'azote se sont tournées vers la production d'engrais. Ce qui coûte cher dans la fabrication des engrais azotés, c'est le gaz naturel, car il en faut beaucoup. Pour fixer 1 tonne d'azote sous forme d'ammoniac, il faut 1 tonne d'équivalent pétrole (tep) en gaz ou en charbon. C'est donc très dispendieux en énergie et très émetteur de gaz à effet de serre. Quand la matière première devient rare pour des raisons politiques, cela a un impact évident sur le procédé industriel de production.
AE : Les tensions actuelles viennent donc autant du fait que les engrais sont produits en Russie que du fait que leur production consomme beaucoup de gaz ?
GB : Oui, la Russie est le principal fournisseur d'engrais de l'UE, mais il y en a beaucoup d'autres, comme l'Algérie, l'Égypte et la Norvège. En France, on n'en fabrique plus beaucoup. On est dépendant à 90 % des importations pour les engrais azotés. La France est parfaitement capable d'en fabriquer. Elle l'a fait très longtemps. Au début des années 1960, on était à peu près autonome, on exportait même. Ça a continué tant qu'il y avait la production de gaz de Lacq (Pyrénées-Atlantiques). On pourrait produire des engrais azotés avec du gaz importé, mais c'est sans doute plus cher que d'importer les engrais. Tous les fournisseurs prennent de plein fouet l'augmentation du prix du gaz, qui est essentiellement spéculative et non liée à un épuisement des ressources mondiales. Du point de vue de l'atténuation du changement climatique d'ailleurs, il vaudrait bien mieux laisser le gaz naturel là où il se trouve : sous terre, car l'exploiter revient à accroitre la teneur de l'atmosphère en CO2.
AE : Outre le coût et l'impact climatique, quels sont les autres inconvénients posés par les engrais de synthèse ?
GB : Ces engrais permettent une intensification extrême de l'agriculture. Dès que l'on intensifie et que l'on spécialise l'agriculture, on ouvre les cycles de matières, ce qui donne lieu à des pertes considérables. Les pertes environnementales d'azote, c'est-à-dire les quantités non utilisées par les plantes pour leur croissance, se retrouvent dans le sol sous la forme de nitrates. Dès qu'il pleut, ces nitrates sont entraînés par les eaux d'infiltration, rejoignent les nappes aquifères, les rivières, puis les eaux côtières marines où ils posent des problèmes d'eutrophisation majeurs. Il y a aussi des pertes gazeuses sous forme d'ammoniac et de protoxyde d'azote, qui est aussi un gaz à effet de serre. Ces pertes sont d'autant plus fortes que l'usage des engrais est important par hectare. Ce n'est pas juste proportionnel. C'est-à-dire que la proportion d'azote perdue augmente avec la quantité d'azote mise en œuvre dans les cultures. De ce point de vue, on a donc tout intérêt à pratiquer une agriculture moins intensive, car cela implique une meilleure efficience de l'utilisation de l'azote.
AE : Quelles sont les solutions alternatives à l'utilisation des engrais de synthèse ?
GB : On ne peut pas imaginer une agriculture sans fertilisation. En revanche, vous pouvez imaginer une fertilisation sans engrais de synthèse. Car, si ceux-ci constituent aujourd'hui la source principale de fertilisation en agriculture dite « conventionnelle », ce n'est pas du tout traditionnel. C'est devenu ordinaire alors que c'est un fait assez extraordinaire que l'agriculture, qui date du Néolithique, se situe tout à coup en aval de l'industrie de la chimie lourde. Pendant des millénaires, l'agriculture s'est parfaitement passée d'azote industriel. C'est d'ailleurs tout l'art de l'agriculture de restituer au sol l'azote qu'on lui enlève en récoltant les plantes. La fertilisation était assurée de diverses manières, mais la plupart visaient à refermer le cycle de l'azote. Car ce qu'on enlève par la récolte n'est pas perdu. On va manger les plantes ou les donner à manger aux animaux. L'azote se retrouve donc dans les excréments. Ramener au sol ces excréments, avec le fumier ou avec de l'engrais humain, est donc une excellente façon d'assurer la fertilité. Ce qui est absurde aujourd'hui, c'est qu'on évacue les déjections humaines le plus vite possible par les égouts. Il y a des stations d'épuration efficaces, qui éliminent tout ça pour renvoyer une eau propre aux rivières. Mais éliminer de l'azote des eaux usées nécessite énormément d'énergie. À Paris, par exemple, on consacre 1 tep pour éliminer 1 tonne d'azote issu des déjections humaines. Si l'on compte l'énergie utilisée pour fixer l'azote de l'air, cela fait 2 tep consommée par tonne d'azote dans ce circuit totalement ouvert. L'absurdité de cette ouverture apparaît donc clairement quand on met en regard l'énergie qu'il faut dépenser pour alimenter ce circuit.
AE : L'utilisation des déjections humaines comme fertilisant est-elle de nouveau envisageable ?
GB : Ça se fait encore dans certains pays et on est en train de l'étudier de manière détaillée chez nous, car cela résoudrait des tas de problèmes. C'est plus simple techniquement qu'il n'y paraît, parce que 90 % de l'azote et du phosphore que l'on ingère avec la nourriture se retrouvent dans l'urine. C'est pourquoi la collecte à la source de l'urine est de plus en plus étudiée. Certains quartiers à Paris, comme Les Grands Voisins, font ce pari à l'état expérimental. Les urines sont alors épandues en agriculture à la place des engrais de synthèse.
AE : Les contaminants contenus dans les urines ne posent-ils pas problème ?
GB : C'est un problème, mais il est toujours conseillé de stabiliser l'urine avant de l'épandre. Les molécules médicamenteuses disparaissent en grande partie. Il peut rester des polluants persistants, mais leur toxicité n'est pas gigantesque, car ils proviennent de ce que nous avons ingéré ! Personne ne pose la question sur le fumier et le lisier des élevages industriels que l'on épand sur les sols alors que ces animaux reçoivent des quantités monstrueuses d'antibiotiques et de médicaments pour stimuler leur croissance. Les sols ont quand même une capacité de métabolisation de ces molécules plus grande que celle de l'eau. Mais il faudrait effectivement, dans certains cas, exclure des circuits de collecte les patients à pathologie très lourde, qui prennent des médicaments particulièrement problématiques.
AE : La valorisation agricole des déjections suffit-elle à fertiliser les cultures ?
Il y a environ un tiers de perte d'azote en ligne, aux niveaux du sol, de la récolte des excréments et de la volatilisation de l'ammoniac. Il faut donc quand même une source nouvelle, non recyclée, d'azote. Dans l'agriculture traditionnelle, ce sont essentiellement les plantes légumineuses qui assurent ce rôle. Ce sont des plantes comme le trèfle, la luzerne, le sainfoin, le haricot, le pois chiche ou la lentille. Toutes ces plantes ont en commun d'être capables de réaliser, dans leurs racines, une symbiose avec des bactéries qui peuvent fixer l'azote de l'air, à condition que ces plantes apportent suffisamment de sucres. Il y a aussi des bactéries libres dans le sol capables de fixer l'azote de l'air, mais elles sont limitées par le manque d'énergie pour le faire. L'azote fixé par les légumineuses sert à leur propre rendement, mais aussi aux plantes qui vont leur succéder, car les racines et les résidus non récoltés des légumineuses restent dans le sol. Le principe de l'agriculture traditionnelle, qui est aussi celui de l'agriculture biologique, c'est d'alterner légumineuses et céréales, ou autres plantes non légumineuses, pour faire profiter de cette fixation symbiotique d'azote à la rotation tout entière.
AE : Cela veut-il dire qu'il faut retourner à une agriculture traditionnelle et au schéma polyculture-élevage ?
GB : Ce n'est pas le retour à l'agriculture d'il y a cinquante ans qui est préconisé. L'agriculture biologique d'aujourd'hui est une agriculture très technique. Ce qui est recommandé, c'est d'utiliser plus intelligemment les ressources naturelles et de refermer les cycles de matières grâce aux progrès de la science et de la technique. La polyculture-élevage a effectivement beaucoup d'avantages. La vocation des légumineuses fourragères (luzerne, trèfle) est de nourrir les bêtes. Si on n'a pas d'animaux dans la région, il faut sécher le fourrage pour le transporter loin vers une zone d'élevage où les animaux sont concentrés. C'est malheureusement la situation actuelle, car l'agriculture française s'est fortement spécialisée territorialement. Tous les animaux sont en Bretagne et toutes les céréales sont dans le Bassin parisien, en caricaturant à peine. Cette spécialisation territoriale ne permet pas une bonne valorisation ni des cultures fourragères, ni des excréments des animaux. Déspécialiser et revenir à la coexistence des animaux et des grandes cultures ressemble à la polyculture-élevage, mais elle n'implique pas nécessairement que chaque exploitant ait à la fois des bêtes et des céréales. Il peut s'agir de coopérations entre exploitations proches et complémentaires dans un cadre régional.
AE : Quels sont les liens entre ces problématiques et le régime alimentaire ?
GB : Dans le modèle que j'ai décrit, l'animal a sa place. Il faut du bétail pour valoriser les plantes fourragères dont on a besoin pour la fertilisation. Je n'imagine donc pas une agriculture sans bétail. Cela impliquerait de ne rien faire avec ces plantes et de les ramener au sol. Ce n'est pas impossible, mais ce n'est pas le plus logique ni le plus désirable, car la tradition culinaire occidentale, et de beaucoup de peuples dans le monde, mêle protéines végétales et un complément de viande et de lait, mais dans des proportions qui ne sont pas du tout celles d'aujourd'hui. C'est en train de changer, mais on n'était pas loin de 70 % de protéines animales pour 30 % de protéines végétales dans la consommation humaine moyenne. C'est une aberration agronomique, car le système agroécologique permettant de se passer des engrais de synthèse produit une alimentation dans les proportions inverses. Par chance, c'est aussi le cas du régime alimentaire prescrit par les diététiciens, permettant d'éviter les maladies cardiovasculaires, l'obésité, les cancers du côlon, etc. Le modèle que je décris implique une baisse de la consommation de produits animaux, mais sans les exclure. Cela signifie que l'on n'a pas besoin de l'élevage industriel, qui est nourri par l'importation, parfois sur des distances considérables, d'aliments pour le bétail comme le soja d'Amérique latine.
AE : Quels sont les freins à ce changement de modèle ?
GB : Actuellement, l'agriculture est extrêmement encadrée. Cela date de l'avènement de l'agriculture industrielle. Pour passer de l'agriculture traditionnelle des années 1950 à celle d'aujourd'hui, il a fallu un volontarisme d'État assez extraordinaire. La planification, ça existait à l'époque. Énormément d'efforts ont été consacrés à l'accompagnement des agriculteurs, qui ont participé eux-mêmes à ce mouvement en s'organisant en coopératives. Il y a des chambres d'agriculture, des conseillers agricoles et, surtout, un encadrement, en amont, par une industrie extraordinairement puissante des engrais, mais aussi des semences et des pesticides. En aval, l'industrie agroalimentaire achète la production des agriculteurs pour la transformer ou pour l'exporter au meilleur prix selon les marchés internationaux. Il y a donc toute une technostructure qui encercle véritablement les agriculteurs et les prive de leur libre-arbitre en matière de production. C'est la coopérative, qui n'a plus de coopérative que le nom, qui leur vend les intrants et leur achète leur production selon un cahier des charges qu'ils doivent respecter. Sortir de ce système est extrêmement difficile. La force du syndicat majoritaire et des lobbies agricoles dominants font que, dès que l'Europe imagine d'infléchir un tout petit peu la politique agricole commune (PAC) dans un sens plus favorable à l'environnement, cela occasionne une levée de boucliers d'une très grande violence, comme on l'a vu récemment avec la stratégie Farm to Fork proposée par la Commission européenne.
